“双碳”目标下蒙东草原地区露天煤矿绿色矿山建设

石炳兴，石 光，沈 毅，朱宇心

（国家能源集团 国能宝日希勒能源有限公司，内蒙古 呼伦贝尔 021000）

绿色矿山是从环境影响、科技水平、资源消耗等诸多因素综合考虑的矿山资源开发，是对传统重视资源开发、忽视环境管理的技术修订，着重强调矿业开发的可持续性。在理论层面，绿色矿山将“资源开发利用最优”、“生态环境扰动最小”结合在一起，对整个地区环境承载力、采选冶过程优化、矿山生态环境修复和治理等进行全面考虑。在“双碳”目标的背景下，绿色矿山建设是以减少碳排放、降低环境污染，实现资源高效利用和可持续发展为目标。建设绿色矿山是实现煤炭产业可持续发展的必由之路，也是增强矿区碳汇能力的重要途径。蒙东草原地区位于中国北方防沙带东部，在防风固沙和减碳增汇方面具有重要作用[1]，也保障了我国东北地区的能源安全。基于此，在双碳目标下，系统梳理蒙东草原地区露天煤矿面临的形势和绿色矿山建设取得的成就以及存在的问题。

1 煤矿产业绿色矿山建设概况

绿色矿山将采矿活动科学化、可控制化、可持续发展化，是中国传统自然哲学思想在工业界的延续，凸显了人与自然和谐、共荣共生为本的思想[2]。原国土资源部在2008 年发布的《全国矿产资源规划（2008—2015 年）》中，明确提出于2020 年实现绿色矿山的总体目标，《关于贯彻落实全国矿产资源规划发展绿色矿业建设绿色矿山工作的指导意见》正式宣告了绿色矿山建设的开始[3-4]。2011—2014 年，原国土资源部先后累计在661 家矿山企业进行国家级绿色矿山试点。2019 年，在绿色矿山遴选工作中，全国共有555 家企业入选，同时有398 家企业被选为国家绿色矿山试点单位[4]。绿色矿山的建设既包含了资源开发利用方式、节能减排、矿区环境等多个方面，也与数字矿山、企业管理和企业文化等相关。自然资源部2021 年颁布了《智能矿山建设规范》，划定了资源利用及环境保护相关方面的基本要求[5]。目前，矿山智能控制技术的应用，使矿山建设达到自动化、智能化管理，已经成为新型绿色矿山建设和矿山技术改造的主要发展方向[6]。

2 “双碳”目标下煤炭企业发展前景

随着“双碳”目标的稳步推进，作为我国主体能源，煤炭产业面临加速向绿色低碳转型的艰巨任务。有学者建议，要建立新时代露天煤矿绿色低碳发展的体系，走全生命周期、全生产要素、全产业链条之间相互协调、共同发展之路。正确处理资源开发与环境保护的关系，合理利用人力、土地、矿产资源以及地理位置等相关要素的优势，推动露天煤矿绿色低碳科技自立自强，以绿色低碳发展引领高质量发展。

2.1 “双碳”目标下煤炭企业面临的机遇

国际能源危机持续加剧，煤炭能源作为保供的重要资源，在全球能源供给中所占比重不断提升。随着乌克兰危机爆发，俄罗斯与欧美之间在能源产品领域开展制裁与反制裁，导致国际原油、天然气、煤炭价格大幅上涨，国际能源危机爆发。截至2022 年11 月底，布伦特原油现货年度均价、俄罗斯天然气现货年度均价分别比2021 年上涨了45.89%和142.68%。煤炭方面，欧盟对俄罗斯煤炭进口禁令包含禁止欧盟运营商向俄罗斯煤炭产品的生产和销售、运输提供融资和保险服务，制裁严重影响俄罗斯煤炭海运，国际煤价随之大幅上涨。

其次，能源需求的增长与新能源发展的期限错配将导致煤炭作为能源在较长时期内维持主体地位。化石能源因其经济性、便利性、稳定性等优点，成为人类能源主角，推动人类由农耕文明进入工业文明，并推动城市化进程。新能源在经济性和环保方面有巨大优势，但是目前其稳定性欠佳，尚需稳定能源生产以及煤电调峰调配，使煤炭作为一种相对廉价的能源仍能够在相当长的时期内占据优势地位。

2.2 “双碳”背景下煤炭企业面临的挑战

近年来，中国矿业界愈加重视生态文明的建设，绿色矿山建设已成为各企业之间的共识，但是从我国相关部委《关于加快建设绿色矿山的实施意见》的要求和达标期限来看，绿色矿山建设任务依然繁重，其完成任重而道远。目前，我国绿色矿山建设数量占比较小[7]，与整体建设目标相比，还有很大差距。在很长一段时间内，我国许多地区因对矿产资源的过度开采而产生了大量的后遗症，使矿区的生态环境修复和治理工作变得十分繁重[8-9]。

煤炭在我国能源结构中占比较高，且消费需求仍在增长，整体产业结构偏“重”，对高耗能产品需求较大。目前，在我国万元产值能耗中，第二产业约是第一产业和第三产业的4 倍以上，特别是高耗能行业的能耗占比非常高。这样的产业结构导致了我们国家现在是全球最大的能源消费国。同时，我国关键技术创新能力仍需要大幅提升，市场化机制有待构建和完善，适应大规模、高比例新能源电力发展的电力体制仍不健全。全国性碳交易市场刚刚运营，市场化价格机制尚未真正形成，流动性尚显不足。近期欧盟宣布了气候治理一揽子计划，其中提到的1 个措施是将对来自碳排放管制相对宽松的国家出口的化肥、钢铁等产品增加有关税务。这会对我们国家的出口业务造成重大影响，也可能引发新一轮贸易战，甚至把我国排除在新一轮全球气候治理规则之外，这些方面均需要我们积极应对。

3 蒙东草原地区露天煤矿开采对生态环境的影响

蒙东草原位于内蒙古自治区东北部，大兴安岭以西，是世界四大著名草原之一，总面积约11.3 万km2，天然草场面积占80%，海拔在650～700 m 之间，由东向西地跨森林草原、草甸草原和干旱草原3个地带。蒙东草原地区位于中国北方防沙带东部，气候酷寒、干旱，年降水量不足400 mm。该区域大型露天矿占开采规模的90%以上，以国能宝日希勒能源有限公司为例，区域煤层构造简单，倾角2°～3°，煤层上覆剥离物薄，剥采比小，极适合露天开采。相比井工开采，露天开采具有更高的生产率、更低的生产成本和更安全卫生的工作条件。然而，露天煤矿开采常引发地下水位下降、土地退化、植被破坏、水土流失等生态问题[10]。

1）对地下水资源的影响。随着煤矿开采强度与扩展速率的增加，地下水位普遍降低，导致水资源短缺，进而影响到了人们的生产、生活。根据含煤区的空间展布，富煤区往往是“贫水地带”。由于煤系地层的破坏，会造成大量地下水向外渗流对周围环境造成了新的污染。

2）改变原有草原景观。露天采矿和井工开采都会占用和破坏大量的草地，改变草地的原本面貌，使草地景观变得不完整。与此同时，井工采煤引起的地面沉降，目前每开采1 万t 煤炭的地面沉降面积为0.2 km2左右，造成了土地资源的浪费。

3）可能造成环境污染。露天煤矿开采可能造成重大环境污染。例如：在采煤产生中，煤泥和矸石山产生的渗出酸不可避免地向外排放，污水排放对矿区地下水和靠近矿井的地表水造成极大的污染；在煤炭开采过程中，以甲烷和一氧化碳为主要成分的煤层气，给大气环境带来了很大的不良影响；煤矿开采和运输过程中产生的粉尘对草地生态系统造成了破坏。

4）煤矿开采对草原生物多样性造成破坏。在人为加剧干扰下，煤炭资源的开采给草地生物多样性的保护带来潜在风险。草原是重要的生物基因库之一，繁衍生息着成千上万种动植物。草原对维护国家生态环境和维持生物多样性有着极其重要的作用。对宝日希勒露天煤矿生物多样性的调查表明，露天煤矿开采对草原生物多样性的影响可控，通过绿色矿山的建设，该区域草原生物多样性维持在较高水平。

4 蒙东草原地区露天煤矿绿色矿山建设

1）坚持生态优先。生态优先是在发展过程中保障生态的合理性优先，生态方面的优先级要高于经济追求方面，构建生态优先型绿色经济，综合考虑生态、经济、社会三大效益，旨在达到绿色效益最大化。生态优先理论要求尽最大能力使传统工业文明向新型绿色生态文明转变，提倡用环境危害较小的绿色经济发展方式来替代造成资源、环境等生态危机的传统工业形式。生态优先是实现绿色发展的根本保障。坚持生态优先原则，也要避免一刀切。绿色发展是既关注生态发展优先原则，也切实关切企业的实际需求，应该避免片面强调生态优先，忽视绿色发展。

2）选择正确的开采方式。矿产埋藏深度和埋藏方式直接决定着开采方式。矿产开发应根据矿产埋藏深度、地质构造等，选用合适的开采方式。煤矿开采方式主要有井工开采和露天开采2 种方式。露天开采工艺，通过阶梯开采，能够提高资源利用率，对环境的影响以矿区挖损和排土场压占为主。井工开采对地质结构、环境的破坏程度要大于露天开采，主要以地表塌陷、地下水改道、地表房屋农田等设施的破坏为主。蒙东草原区的煤矿露天开采比井工开采具有成本低、破坏轻等优势。

3）兼顾绿色发展。蒙东草原地区的煤矿开发不仅要生态优先，也要兼顾绿色发展。例如，在论证是否可以露天开采时，需要论证矿山开采对草原水文破坏的范围有多大。露天煤矿也要考虑当地的气候是否适合露天开采。如果矿山处于沙尘暴源区，则需要采取严格的控制措施。蒙东草原地区煤矿在露天开采在审批时，应优先考虑对生态环境负责的企业。

5 蒙东草原地区露天煤矿绿色矿山建设取得的成就

蒙东草原地区在推进露天煤矿企业高质量开采进程中，把绿色低碳发展融入企业发展战略，着力打造绿色品牌，取得了一系列成绩。例如，在低损害开采与矿区生态修复方面，提出了“系统减损与系统修复”理念，研发了蒙东草原区大型煤炭基地开发系统性生态减损与修复技术，创建了生态减损修复技术体系，揭示了煤炭开发生态累积效应，构建了区域生态安全协调控制模式，实现了煤炭规模开发与生态修复相协调的技术突破。国能集团研发的条带开采、矸石固体充填、粉煤灰膏体充填和高水材料充填开采技术，大幅降低了煤炭开采地表沉陷。在与研究院所和高校联合过程中，推动了生态修复和治理等技术的突破，结合草原乡土植被与适生植物，建立了“灌草结合，乔木点缀”的立体植被修复模式。积极挖掘蒙东草原生物多样性优势，开发优良乡土物种，避免了引进其他物种的繁琐过程，在一定程度上推动了蒙东草原地区的绿色矿山建设。通过利用矿区自有土地进行复垦、发展光伏和风能等实现土地的循环利用，使土地资源得到高效利用，减少对环境的破坏。良好的生态环境丰富了矿区的物种多样性。自2020 年以来，国能集团宝日希勒露天煤矿采取“生物措施为主、工程措施为副”的技术路线，积极开展矿山生态恢复治理工作，创建了土壤－植物－景观生态一体化修复技术体系，优选培育6 种植物微生物组合，植被覆盖度、植物多样性相较于之前有了很大提升。如今，国能集团宝日希勒公司露天煤矿的各种植被郁郁葱葱。

在煤炭开采水资源保护技术方面，国能集团宝日希勒煤矿与国内科研机构联合开展了大量研究工作，相继提出了“堵截法”和“导储用”2 种煤炭开采水资源保护技术思路。针对西部矿区煤炭开采矿井水外排损失的问题，提出煤矿地下水库井下储存利用矿井水的理念，创新了煤矿地下水库技术，实现矿井水的抽采利用与回灌储存，有效保护和利用了矿井水资源。将露天开采生态影响范围控制在植被约2 km、地下水位降幅5 m，影响半径4～12 km。创建的生态减损型采－排－复一体化技术，年减少占用土地8 hm2，排土场水土流失降低至53.5%。采用“导储用”保护矿井水的技术思路，研发了分布式煤矿地下水库技术，利用煤矿井下采空区存储矿井水资源，建立煤矿地下水库理论框架和技术体系。研发的水资源保护利用技术，首创了“地面水库－近地表含水层－地下水库”立体储水技术，有效保护了地下水资源，使得矿区对蒙东草原的破坏被限制在几百米以内。

在管理信息化方面，国能集团创建了西部矿区采动损伤修复技术体系，创建了矿区采动损伤空天地、井上下、全过程、高精度、一体化监测体系，揭示了西部矿区高强度开采覆岩与地表采动损伤规律和高强度开采采动损伤传导机理，研发了高强度开采减损技术。所创建的生态监测体系，量化揭示了区域煤炭开发生态累积效应。国能集团研发了煤与瓦斯共采技术，提高了瓦斯的抽采率和利用率，减少了温室气体排放，立足生态优先，在有效增加资源利用率的同时，减少了废气、废渣的排放。

目前矿山相关企业主动作为，自主制定一些与其本身相适应的绿色矿山发展体系，一同建立起了建设绿色矿山的新体系[11]。

6 结语

我国矿山资源丰富，市场需求日益增长，这为绿色矿山建设提供了良好的市场，技术的不断进步和创新为绿色矿山建设提供了有力的支撑。展望未来，蒙东草原地区绿色矿山建设存在着良好的发展机遇和相对广阔的发展空间。随着科技的发展，绿色矿山建设可以通过煤矿企业在开发方式科学化、资源利用高效化、管理信息化、环境生态化、矿区社区和谐化方面进行建设。例如，采用更加先进的技术和智能化设备，提高矿山资源利用效率和生态环境保护水平，积极应对碳强制减排政策。

“双碳”目标相对于绿色矿山建设具有更高的要求，特别是对环境生态化和矿区社区和谐化方面，不仅要对当地的生态环境和矿区社区负责，更要对当代全球和谐发展负责，也要对全球后代负责。随着绿色矿山政策的不断完善，也为双碳目标下的绿色矿山建设提供了有力的制度保障。但是，临近实现“双碳”目标的最后期限，绿色产品将倒闭煤矿企业产品升级，仍然存在着一些问题。例如，企业对进入强制减排的紧迫感和准备明显不足，很多企业尚不够重视双碳计算；在绿色矿山建设路径上的思路有待拓宽；在绿色矿山经济效益与社会效益量化研究的深度上有待加强，相关资金渠道也需进一步明确。